KR20200142178A - Preparation method of metal seperator by press working using a mold - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금형을 이용한 프레스 가공에 의한 금속 분리막 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 비드 공정과 피어싱 공정, 예비 골 제조 공정, 골 제조 공정 및 외형 트리밍 공정을 포함하는 금형을 이용한 프레스 가공에 의한 금속 분리막 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a metal separator by press processing using a mold, and more specifically, by press processing using a mold including a bead process and a piercing process, a preliminary bone manufacturing process, a bone manufacturing process, and an external trimming process. It relates to a method of manufacturing a metal separator.
연료전지에 사용되는 분리판(Bipolar Plate 또는 Separator)는 수소와 산소가 흐를 수 있는 채널이 형성된 구조로서, 각각의 단위전지를 분리해주고, MEA(Membrane Electrode Assembly)의 지지체 역할, 수소와 산소가 흐를 수 있는 경로 제공, 생성된 에너지를 전달하는 전류 집전체로서의 역할을 수행할 수 있다.A bipolar plate or separator used in a fuel cell has a structure in which a channel through which hydrogen and oxygen can flow, separates each unit cell, acts as a support for the MEA (Membrane Electrode Assembly), and allows hydrogen and oxygen to flow. It can serve as a current collector that provides a path to and transfers the generated energy.
연료전지에서 분리판은 막전극접합체와 더불어 연료전지 핵심부품으로 막전극접합체와 기체확산층의 구조적 지지, 발생한 전류의 수집 및 전달, 반응가스의 수송, 반응생성물의 수송 및 제거, 그리고 반응열 제거를 위한 냉각수 수송 등의 다양한 역할을 담당한다. 이에 따라, 분리판은 우수한 전기전도성, 열전도성, 가스 밀폐성 및 화학적 안정성 등의 재료적 특성이 특별히 요구되고 있다. 바이폴라 플레이트는 연료와 산소가 분리될 수 있도록 비다공성이어야 하고, 전기전도성이 우수하여야 하고, 연료전지의 온도 제어를 위한 충분한 열전도도를 가져야 하며, 연료전지를 클램핑(clamping)하는 힘을 견딜 정도의 충분한 기계적 강도를 가져야 할 뿐만 아니라, 수소이온에 대한 내부식성을 가져야 한다.In a fuel cell, the separator is a core component of the fuel cell along with the membrane electrode assembly. It is used for structural support of the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer, collection and delivery of generated current, transport of reaction gas, transport and removal of reaction products, and removal of reaction heat. It plays various roles, such as transporting cooling water. Accordingly, the separator is particularly required for material properties such as excellent electrical conductivity, thermal conductivity, gas tightness and chemical stability. Bipolar plates must be non-porous so that fuel and oxygen can be separated, have excellent electrical conductivity, have sufficient thermal conductivity for temperature control of the fuel cell, and have enough to withstand the force of clamping the fuel cell. Not only should it have sufficient mechanical strength, but it should also have corrosion resistance to hydrogen ions.
종래 바이폴라 플레이트의 재료로서는 주로 그래파이트 플레이트(graphite plate)가 사용되었으며, 이때 연료 및 공기 유로는 주로 밀링 가공에 의하여 형성되었다.Conventionally, a graphite plate was mainly used as a material of the bipolar plate, and in this case, the fuel and air passages were formed mainly by milling.
그래파이트 플레이트는 전기전도성이 좋고 부식이 잘되지 않는 이점을 가지고 있지만, 그래파이트 플레이트 자체의 가격과 밀링 가공비는 바이폴라 플레이트의 높은 가격의 주된 요인으로 작용하고 있다. 게다가, 그래파이트 플레이트는 깨지기 쉽기 때문에 2mm 내지 3mm 이하의 두께로 가공하기가 용이하지 않다.The graphite plate has the advantage of good electrical conductivity and not good corrosion, but the price of the graphite plate itself and the milling processing cost are the main factors of the high price of the bipolar plate. In addition, since the graphite plate is fragile, it is not easy to process with a thickness of 2 mm to 3 mm or less.
이러한 그래파이트계 바이폴라 플레이트의 두께로 인하여 수 십 내지 수 백 개의 단위전지(unit cell)로 이루어지는 연료전지 스택(stack)의 크기를 줄이는데는 어려움이 있었다.Due to the thickness of such a graphite-based bipolar plate, it has been difficult to reduce the size of a fuel cell stack composed of tens to hundreds of unit cells.
바이폴라 플레이트의 가공비와 두께를 줄이기 위한 대안 중의 하나로서, 바이폴라 플레이트의 재료를 금속으로 대체되는 추세이다. 금속분리판은 그 일면에 연료 또는 산화제를 위한 유로가 형성되어 있고, 다른 면에는 냉각유체를 위한 유로가 형성되어 있는 판재이다.As one of the alternatives for reducing the processing cost and thickness of the bipolar plate, there is a trend of replacing the material of the bipolar plate with metal. The metal separating plate is a plate material in which a flow path for fuel or an oxidizing agent is formed on one surface thereof, and a flow path for a cooling fluid is formed on the other surface.
종래 이와 같은 금속제 바이폴라 플레이트의 제조에 있어서, 극박판의 난가공성금속의 판에 골을 성형하는 프레스가공이 대단히 어려워 프레스 가공으로 제조되지 못하는 문제점이 있었다.Conventionally, in the manufacture of such a metal bipolar plate, there is a problem in that it is very difficult to press processing to form a bone in a plate of hard-to-process metal of an ultra-thin plate, so that it cannot be manufactured by pressing.
본 발명은 상기와 같은 금속분리판의 제조 공정시 평탄도를 높일 수 있는 금형을 이용한 프레스 가공에 의한 금속 분리막 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a metal separator by press working using a mold capable of increasing flatness during the manufacturing process of the metal separator as described above.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 The present invention in order to solve the above problems
원판 준비 공정; Disk preparation process;
비드 공정과 피어싱 공정, Bead process and piercing process,
골 제조를 위한 예비 공정, Preliminary process for bone production,
골 제조 공정 및 Bone manufacturing process and
외형 트리밍 공정; 을 포함하는 금형을 이용한 프레스 가공에 의한 금속 분리막 제조 방법을 제공한다. Appearance trimming process; It provides a method of manufacturing a metal separator by press working using a mold comprising a.
본 발명에 의한 프레스 가공에 의한 금속 분리막의 제조 방법에 있어서, 상기 골 제조 공정에서는 내측 골을 제조한 이후 외측 골을 제조하는 것을 특징으로 한다. In the method of manufacturing a metal separator by press working according to the present invention, in the bone manufacturing process, the outer bone is manufactured after the inner bone is manufactured.
본 발명에 의한 프레스 가공에 의한 금속 분리막의 제조 방법에 있어서, 프레스 가공시 SPM (분당 속도)는 10~ 300 인 것을 특징으로 한다. In the method for producing a metal separation membrane by press working according to the present invention, the SPM (speed per minute) during press working is characterized in that 10 to 300.
본 발명에 의한 프레스 가공에 의한 금속 분리막의 제조 방법은 프레스 가공시 저주파를 인가하는 것을 특징으로 한다. The method of manufacturing a metal separator by press working according to the present invention is characterized in that a low frequency is applied during press working.
본 발명에 의한 금속 분리막 제조 방법에 있어서, 상기 금형은 유로의 상부를 형성하는 제 1 평탄부; 유로의 하부를 형성하는 제 2 평탄부; 및 상기 제 1 평탄부와 상기 제 2 평탄부를 연결하는 경사부를 포함하는 프레스 가공에 의한 금속 분리막을 제조하기 위한 금형에 있어서, 상기 제 1 평탄부의 길이는 0.1 ~ 3mm 이고, 상기 경사부가 수직면과 이루는 경사각의 범위가 30 내지 60인 것을 특징으로 한다. In the method of manufacturing a metal separator according to the present invention, the mold comprises: a first flat portion forming an upper portion of the flow path; A second flat portion forming a lower portion of the flow path; And an inclined portion connecting the first flat portion and the second flat portion in a mold for manufacturing a metal separation membrane by press working, wherein the length of the first flat portion is 0.1 to 3 mm, and the inclined portion is formed with a vertical surface. It is characterized in that the inclination angle ranges from 30 to 60.
본 발명에 의한 금속 분리막을 제조하기 위한 금형은 프레스 가공시 spring back 을 보정하기 위한 상기 제 1 평탄부 및 상기 제 2 평탄부의 R값의 범위가 0.05 내지 1 mm인 것을 특징으로 한다. The mold for manufacturing a metal separator according to the present invention is characterized in that the range of R values of the first flat portion and the second flat portion for correcting spring back during press processing is 0.05 to 1 mm.
본 발명에 의한 금속 분리막 제조 방법에 있어서, 상기 원판은 금속 포일 또는 금속 메쉬인 것을 특징으로 한다. In the method for manufacturing a metal separator according to the present invention, the original plate is characterized in that it is a metal foil or a metal mesh.
본 발명에 의한 프레스 가공에 의한 금속 분리막의 제조 방법은 종래와 달리 금형을 이용하고, 골 제조 공정 전에 골 제조를 위한 예비 공정을 포함함으로써 프레스 가공에 의해서도 치수 안정성이 높은 금속 분리막을 제조할 수 있다. The method of manufacturing a metal separator by press processing according to the present invention uses a mold, unlike the conventional one, and includes a preliminary process for bone manufacturing before the bone manufacturing process, so that a metal separator having high dimensional stability can be manufactured even by press processing. .
도 1은 본 발명에 의한 프레스 가공에 의한 금속 분리막을 제조하기 위한 금형을 나타낸다. 1 shows a mold for manufacturing a metal separation membrane by press working according to the present invention.
본 발명은 The present invention
원판 준비 공정; Disk preparation process;
비드 공정과 피어싱 공정, Bead process and piercing process,
골 제조를 위한 예비 공정, Preliminary process for bone production,
골 제조 공정 및 Bone manufacturing process and
외형 트리밍 공정; 을 포함하는 금형을 이용한 프레스 가공에 의한 금속 분리막 제조 방법을 제공한다. Appearance trimming process; It provides a method of manufacturing a metal separator by press working using a mold comprising a.
본 발명에 의한 프레스 가공에 의한 금속 분리막의 제조 방법에 있어서, 상기 골 제조 공정에서는 내측 골을 제조한 이후 외측 골을 제조하는 것을 특징으로 한다. In the method of manufacturing a metal separator by press working according to the present invention, in the bone manufacturing process, the outer bone is manufactured after the inner bone is manufactured.
본 발명에 의한 프레스 가공에 의한 금속 분리막의 제조 방법에 있어서, 프레스 가공시 SPM (분당 속도)는 10~ 300 인 것을 특징으로 한다. In the method for producing a metal separation membrane by press working according to the present invention, the SPM (speed per minute) during press working is characterized in that 10 to 300.
본 발명에 의한 프레스 가공에 의한 금속 분리막의 제조 방법은 프레스 가공시 저주파를 인가하는 것을 특징으로 한다. The method of manufacturing a metal separator by press working according to the present invention is characterized in that a low frequency is applied during press working.
본 발명에 의한 금속 분리막 제조 방법에 있어서, 상기 금형은 유로의 상부를 형성하는 제 1 평탄부; 유로의 하부를 형성하는 제 2 평탄부; 및 상기 제 1 평탄부와 상기 제 2 평탄부를 연결하는 경사부를 포함하는 프레스 가공에 의한 금속 분리막을 제조하기 위한 금형에 있어서, 상기 제 1 평탄부의 길이는 0.1 ~ 3mm 이고, 상기 경사부가 수직면과 이루는 경사각의 범위가 30 내지 60인 것을 특징으로 한다. In the method of manufacturing a metal separator according to the present invention, the mold comprises: a first flat portion forming an upper portion of the flow path; A second flat portion forming a lower portion of the flow path; And an inclined portion connecting the first flat portion and the second flat portion in a mold for manufacturing a metal separation membrane by press working, wherein the length of the first flat portion is 0.1 to 3 mm, and the inclined portion is formed with a vertical surface. It is characterized in that the inclination angle ranges from 30 to 60.
본 발명에 의한 금속 분리막을 제조하기 위한 금형은 프레스 가공시 spring back 을 보정하기 위한 상기 제 1 평탄부 및 상기 제 2 평탄부의 R값의 범위가 0.05 내지 1 mm인 것을 특징으로 한다. The mold for manufacturing a metal separator according to the present invention is characterized in that the range of R values of the first flat portion and the second flat portion for correcting spring back during press processing is 0.05 to 1 mm.
본 발명에 의한 금속 분리막 제조 방법에 있어서, 상기 원판은 금속 포일 또는 금속 메쉬인 것을 특징으로 한다. In the method for manufacturing a metal separator according to the present invention, the original plate is characterized in that it is a metal foil or a metal mesh.
Claims (5)
비드 공정과 피어싱 공정,
골 제조를 위한 예비 공정,
골 제조 공정 및
외형 트리밍 공정; 을 포함하는
금형을 이용한 프레스 가공에 의한 금속 분리막 제조 방법
Disk preparation process;
Bead process and piercing process,
Preliminary process for bone production,
Bone manufacturing process and
Appearance trimming process; Containing
Method for manufacturing a metal separator by press working using a mold
상기 골 제조 공정에서는 내측 골을 제조한 이후 외측 골을 제조하는 것인
금형을 이용한 프레스 가공에 의한 금속 분리막 제조 방법
The method of claim 1,
In the bone manufacturing process, the lateral bone is manufactured after the inner bone is manufactured.
Method for manufacturing a metal separator by press working using a mold
프레스 가공시 SPM (분당 속도)는 10~ 300
금형을 이용한 프레스 가공에 의한 금속 분리막 제조 방법
The method of claim 1,
SPM (speed per minute) during press processing is 10 to 300
Method for manufacturing a metal separator by press working using a mold
상기 금형은 유로의 상부를 형성하는 제 1 평탄부, 유로의 하부를 형성하는 제 2 평탄부 및 상기 제 1 평탄부와 상기 제 2 평탄부를 연결하는 경사부를 포함하는 프레스 가공에 의한 금속 분리막을 제조하기 위한 금형에 있어서,
상기 제 1 평탄부의 길이는 0.1 ~ 3mm이고,
상기 경사부가 수직면과 이루는 경사각의 범위가 30 °내지 60 °인 것을 특징으로 하는
금형을 이용한 프레스 가공에 의한 금속 분리막 제조 방법
The method of claim 1,
The mold is manufactured by pressing a metal separator including a first flat portion forming an upper portion of the flow path, a second flat portion forming a lower portion of the flow path, and an inclined portion connecting the first flat portion and the second flat portion. In the mold for doing,
The length of the first flat portion is 0.1 ~ 3mm,
Characterized in that the range of the inclination angle formed by the inclined portion with the vertical surface is 30 ° to 60 °
Method for manufacturing a metal separator by press working using a mold
상기 원판은 금속 포일 또는 금속 메쉬인 것인
금형을 이용한 프레스 가공에 의한 금속 분리막 제조 방법
The method of claim 1,
The disc is a metal foil or a metal mesh
Method for manufacturing a metal separator by press working using a mold
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102397872B1 (en) * | 2021-12-23 | 2022-05-13 | 주식회사 영진정공 | Method of manufacturing metal seperator for fuel cell |
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2019
- 2019-06-12 KR KR1020190069061A patent/KR20200142178A/en unknown
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